湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计遥控割草机机械部分设计THE DESIGN OF REMOTE CONTROL LAWN MOWERABOUT MECHANIC OPPONENT 学生姓名：王虹凯学 号：200841914722年级专业及班级：2008级机械设计制造及其自动化 (7)班指导老师及职称：向 阳 副教授学 部：理工学部 湖南长沙提交日期：2012年05月湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。同时，本论文的著作权由本人与湖南农业大学东方科技学院、指导教师共同拥有。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名： 年 月 日目 录摘要1关键词11 前言1 1.1 课题研究的目的及意义2 1.2 课题研究的范围和技术要求2 1.3 课题解决的主要问题32 系统主要结构及总体设计3 2.1 系统功能描述3 2.2 割草机工作原理3 2.3 功能解析4 2.4 遥控割草机整体方案设计4 2.4.1 遥控割草机驱动方案的选择6 2.4.2 割台方案的选择5 2.4.3 调高方案的选择63 遥控割草机的机械本体设计6 3.1 车体驱动电机的选择6 3.2 遥控割草机车体减速箱的设计10 3.2.1 各主要部件的选择10 3.2.2 分配传动比10 3.2.3 传动系统的运动和动力参数的设定10 3.2.4 设计齿轮11 3.2.5 输入轴及其轴承装置、键的设计15 3.2.6 输出轴及其轴承装置、键的设计19 3.2.7润滑与密封23 3.2.8 箱体结构尺寸24 3.2.9割台设计25 3.3.0 刀片有关参数的确定及驱动机参数的确定25 3.3.1 割刀的运动分析25 3.3.2 割刀的转速确定26 3.3.3 刀片数的确定27 334 割刀的技术数据27 335 割草机割草部分驱动机的选择28 34 遥控割草机体设计29 35 草坪修剪高度调节机构的设计30 3. 5. 1 修剪高度调节范围的确定33 35. 2 高度调节机构原理33 35. 3 调高机构的计算331 36 扶手的人机工程学设计334结论35参考文献35致 谢36遥控割草机机械部分设计摘 要：本文对国内外市场现存的割草机进行了介绍和比较，指出了现在割草机研制过程中需注意的关键技术，并结合以往的成功经验和遥控割草机控制系统的要求，进行了遥控机械本体设计。首先，选择了结构容易实现的三轮车体机构。其后，建立了自动割草机的运动学和动力学模型，并根据相关计算确定了所需驱动电动机的参数，并以此为基础进行了电机选型。再后根据选择的电机情况为遥控割草机设计了驱动系统的减速箱。最后，结合遥控割草机的任务特点，为其设计了割草的机构。作为割草机的主体部分，割台及调高部分技术成熟，性能稳定。本文在这方面采用传统设计理念，和遥控部分配合，做了适当的调整。关键词：遥控；割草机；差速驱动；人机工程学Design of Remote Control Lawn Mower about Mechanic Opponet Abstract: This article introduces and compares to existing lawn mower , the key technologies and the successful experience for remote control lawn mower development be pointed out, scheme out the mechanical framework of remote control lawn mower. First, chose a simple tricycle structure. Second, establish the kinematics and dynamics model of autonomous robot lawn mower,confirm the driving motor parameters by corresponding calculation, and use those parameters as the basis select the driving motors.1 Third, based on the selected driving motors, design a gear box for the remote control lawn mower.Finally, design a special adjustable cutting mechanism for the robot according to its lawn trimming task.The construction technique of mowing platform and turning up, which are the main part of my lawn mower, is mature degree and reliable performance. In this respect, my text applies a conventional technology and makes some appropriate readjustments to adapt to remote control.2 At the end of the text, I finish ergonomics design of hand holding bracket and the adaptive design of chassis. Keywords: remote control; lawn mower; differential driving; man-machine engineering 1 前言1.1 课题研究的目的及意义 伴随着各国城市城区的绿化程度的提高，许多的高尔夫球场，足球草坪场，街道草坪等公共绿地都需要进行维护。在维护作业中，以草皮的修剪工作最为繁重，不仅枯燥而且重复性强。而在割草工作中消耗人力和物力最大的就是在人力跟随上。为了降低草坪维护的劳动强度和成本，西方国家曾导出了一系列改进机型。其技术比较成熟，且性能比较完善的为乘坐式草坪割草机。虽很大程度降低了劳动的强度，为了将人从人力跟随中解脱出来。近年来，一些国家提出了用现代电子技术和智能控制技术改造和提升草坪机械产业的战略，希望在不久的将来更加聪明的割草机取代传统的割草机。所以遥控割草机就应运而生了。 遥控割草机的研究不但满足了市场需求，而且具有一定的学术价值。遥控割草机属于新型的新一代机电一体化产品，需要单片机等相关技术的配合。怎样实现动力输出变化与微电子遥控稳定，有效结合及在远程遥控后机械所面临的细部的环境并对此作出的反应是本课题的重点。本课题也是进一步深入的研究，制造可大批量生产的智能割草机的技术基础3。 如今，草坪业已经成为了我国的新兴产业。根据统计，上世纪80年代中期注册第一家草坪公司来，历经90年代的迅速发展后，目前从事草坪或草坪相关产业的公司已超过5000家，其中年经营额在500万以上的有50多家。在我国，草坪机械和灌溉公司有10家，草坪基本上已经在全国城市园林绿化、运动场建设中普遍运用。经过多年的快速发展后，草坪行业逐渐从高峰期过渡到平缓期。草坪行业从此进入了一个缓慢、稳定也是积蓄力量的时期。这样促使了草坪行业开始由一个劳动密集型到了知识密集型的转变时期，尤其是草坪的修建维护工作，迫切需要一种效率更高，并且人员消耗和能源消耗更低的草坪机械。但是，国外自动割草机器设备价格贵和技术垄断的制约了我国在智能草坪机械这方面的推广进度。为此，我们必须依靠自己的力量和经验来研究具有自己特色的遥控割草机。 综上，遥控割草机的研究具有很重要的商业价值、一定学术价值和积极的社会价值，它也能展现出我国机电一体化技术的发展水平。因此，对遥控割草机的研究是十分必要的。1.2 课题研究的范围和技术要求本课题研究主要是关于割草机机械部分的设计和计算，要用现有的科技成果和经验来完成机械部分的设计，而且能够和遥控部分有机结合，从而来完成遥控割草机的整体设计。由于本课题研究割草机本身构造不复制，所以本课题的研究对技术方面要求比较高。机械方面掌握的机械原理，基础理论力学，空气动力学，刀具相关知识即可。机械的驱动部分运用汇合力串行排列，这要加强对电动机和汽油机的工作的原理和类别，以及多种机械知识的综合运用。1.3 课题解决的主要问题（1）遥控割草机的割草部件及其传动系统的设计和计算；（2）遥控割草机本体驱动方案的设计及计算；（3）遥控割草机的外观设计和人机工程学设计；（4）遥控割草机的为调节部件设计及计算；（5）遥控割草机在远程的环境中突发情况的相应动作部件的设计及计算。2 系统主要结构及总体设计 遥控割草机的主要结构有框架，电池，配电器，遥控器，驱动机构，转向驱动机构，机械传动机构，割刀等装置组成。遥控割草机是机电一体化的产品，以实际的需求为出发点，合理的选择遥控割草机的本体选型方案，割台系统方案和调高件选择等多方面的内容，最后给定设计主要参数。本文的是以作者调研并结合对国内外最新资料为基础并在遥控割草机自身性能特点而是进行设计。2.1 系统功能描述 遥控割草机用于远程割草控制，是现在一定范围内通过单片机控制和草机按要求完成修剪草坪的工作。图1 遥控割草机的设计任务及功能构成Fig .1 The mission and function formation of remote control lawn mower2.2 割草机工作原理 割草机按割草方式可以分为推进式、坐骑式（乘坐式）、手推随行式（自走式）和拖拉机悬挂式（或牵引式）等几种割草机。虽然这些割草机在功能上不够完善，但是性能稳定，并以发展出序列，有一定的技术基础。本遥控割草机以推进式和手推式割草机的机构为基础，遥控割草机的驱动由电动机完成，电动机连接减速器带动刀具旋转割草，此过程中产生的回转气流把割下来的草带出，电机轴通过链传动方式和联